Новый катодный материал удвоит стабильность натрий-серных батарей

Максимальное допустимое количество перезарядок батарей может увеличиться в два раза в ближайшем будущем благодаря научному прогрессу в технологии серных аккумуляторов, достигнутому исследователями из Университета Аделаиды (Австралия).

«Мы разработали высокоэффективный электродный материал для катализа реакции и повышения долговечности металло-серных батарей», – сказал профессор Аделаидского университета, Шичжан Цяо (Shizhang Qiao), который возглавляет в нём Центр энергетических и каталитических материалов.

Данный тип батарей благодаря низкой себестоимости и высокой удельной энергоёмкости считается одним из наиболее вероятных кандидатов в устройства хранения энергии следующего поколения. Главным препятствием для этого остаётся плохая циклическая стабильность, которая ограничивает эксплуатационную долговечность металло-серных батарей.

Команда профессора Цяо в своей работе продемонстрировала, что усовершенствованная ими батарея может подвергаться зарядке и разрядке не менее 10 тысяч раз.

В качестве модельной системы австралийские учёные использовали натрий-серные элементы, работающие при комнатной температуре. Применённый ими катодный материал Mo5N6, обеспечил эффективное электроосаждение Na2S для достижения начальной разрядной емкости 512 мАч/г при удельном токе 1675 мА/г, и финальной разрядной емкости 186 мАч/г – через 10 тысяч циклов.

Этот результат открывает путь к новому поколению металло-серных батарей, которые потенциально могут хранить как минимум вдвое больше энергии по весу, чем нынешние литий-ионные батареи.

Натрий-серные батареи в несколько раз дешевле литий-ионных батарей, которые являются основным источником энергии, используемым для питания электромобилей и электронных гаджетов, таких как мобильные телефоны и ноутбуки. Кроме того, материалы, используемые в натриево-серных батареях, являются безопасными для окружающей среды.

«Наши достижения в фундаментальных исследованиях вдохновят на рациональный дизайн высокоэффективных металло-серных батарей и будут способствовать развитию технологий крупномасштабного хранения энергии, – сказал профессор Цяо. – Они способны сделать металло-серные батареи технически и экономически реалистичным вариантом для отрасли хранения энергии в течение следующих 5–10 лет».

Статья, посвящённая этому исследованию профессора Цяо и его аделаидской команды, была опубликована 10 декабря в журнале Nature Communications.